電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用分析

廖文江

摘 要：智能電網(wǎng)的興起在世界范圍內(nèi)給電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域帶來(lái)了革新性的變化，從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)給電網(wǎng)帶來(lái)了深刻的變化，對(duì)電能的生產(chǎn)、控制、調(diào)度和使用也產(chǎn)生了廣泛的影響，電力工程技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的必要方法，在我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，文章結(jié)合工作實(shí)踐，從智能電網(wǎng)建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)淺談了電力工程技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力工程技術(shù)；智能電網(wǎng)；建設(shè)；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）21-0076-02

近年來(lái)，隨著世界性的能源危機(jī)不斷加強(qiáng)，智能電網(wǎng)以其高效、清潔、安全、自愈等優(yōu)點(diǎn)而成為電網(wǎng)發(fā)展新潮流。美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家先后提出“Smart Grid”的概念，我國(guó)于2009年在特高壓輸電技術(shù)國(guó)際會(huì)議上，也提出了全面建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的戰(zhàn)略規(guī)劃。

1 智能電網(wǎng)建設(shè)與電力工程技術(shù)

智能電網(wǎng)在我國(guó)的提出，有經(jīng)濟(jì)方面原因，有現(xiàn)實(shí)方面考慮，也有遠(yuǎn)景規(guī)劃的需要。我國(guó)能源分布不均，石油、天然氣等不可再生能源儲(chǔ)量不足，資源分布中心與負(fù)荷中心偏離，決定了我國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的必要性。

我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)具有自身特色，基于我國(guó)基本國(guó)情，我國(guó)的智能電網(wǎng)發(fā)展以特高壓工程為骨干網(wǎng)架，建設(shè)“三華”同步電網(wǎng)，實(shí)施交直流互聯(lián)，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，注重提升電網(wǎng)的大范圍資源優(yōu)化和配置的能力。同時(shí)，注重電網(wǎng)的智能化、自動(dòng)化、自愈化，加強(qiáng)對(duì)新能源的投入，增強(qiáng)節(jié)能減排，發(fā)展清潔電網(wǎng)。

如圖1所示，為我國(guó)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的四大體系：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、智能應(yīng)用體系、技術(shù)支撐體系和發(fā)展基礎(chǔ)體系，智能電網(wǎng)的建設(shè)涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等六大環(huán)節(jié)，并融合了網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器、電力電子等電力工程技術(shù)的各個(gè)方面，將帶動(dòng)信息、能源、材料等多個(gè)行業(yè)發(fā)展。

如圖1所示，在智能應(yīng)用體系、技術(shù)支撐體系和發(fā)展基礎(chǔ)體系中，都離不開(kāi)電力工程技術(shù)的支撐。下文中，將從電能產(chǎn)生與分配的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，淺析電力工程在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用。

2 電力工程在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 智能電網(wǎng)的發(fā)電環(huán)節(jié)

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)的一個(gè)顯著特征就是新能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)與利用，為了解決我國(guó)可再生能源緊缺的問(wèn)題，提升電網(wǎng)的清潔度和安全穩(wěn)定性，促進(jìn)能源的可再生利用，近年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展清潔能源和微電網(wǎng)接入技術(shù)，進(jìn)行風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等分布式能源的大規(guī)模并網(wǎng)。

在此情況下，電力工程應(yīng)用主要側(cè)重于對(duì)新能源并網(wǎng)技術(shù)的研究，新能源具有清潔、低碳、高效等特點(diǎn)，但同時(shí)發(fā)電也相對(duì)不穩(wěn)定，具有季節(jié)性特征，這就要求新能源能夠安全、穩(wěn)定、規(guī)?；尤?，降低并網(wǎng)帶給電網(wǎng)的沖擊，減少清潔能源對(duì)電網(wǎng)的諧波注入和電能質(zhì)量的影響，注重大型儲(chǔ)能設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 智能電網(wǎng)的輸電環(huán)節(jié)

隨著我國(guó)建設(shè)特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的方針確定，國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)“三華”（華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華北電網(wǎng)）同步電網(wǎng)的規(guī)劃，并加強(qiáng)三大交流電網(wǎng)之間的直流互聯(lián)。目前，我國(guó)電網(wǎng)向著高電壓、大容量、交直流互聯(lián)的方向發(fā)展，電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，交流大電網(wǎng)復(fù)雜的暫態(tài)特性給電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)日益增大。

在智能電網(wǎng)的輸電環(huán)節(jié)，特高壓直流輸電工程技術(shù)將發(fā)揮巨大的作用。特高壓直流輸電（UHVDC）由于系統(tǒng)中間無(wú)落點(diǎn)，所以控制方式靈活，特別適合點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、大功率和遠(yuǎn)距離的電能輸送，特別適合交流電網(wǎng)之間的互聯(lián)。所以，在交、直流組成的特高壓輸電網(wǎng)，直流依托交流進(jìn)行電力吸納，交流電網(wǎng)跟蹤用戶需求變化，二者相輔相成，保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。與此相關(guān)的電力工程技術(shù)主要集中于對(duì)電網(wǎng)的安全監(jiān)控、運(yùn)行方式控制、狀態(tài)檢修和壽命管理等。具體包括：柔性直流輸電技術(shù)、高壓換流技術(shù)、交直流濾波技術(shù)、可控高抗技術(shù)、串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、智能巡檢技術(shù)、運(yùn)行維護(hù)管理集約化技術(shù)等。

2.3 智能電網(wǎng)的變電環(huán)節(jié)

智能電網(wǎng)的變電環(huán)節(jié)，電力工程技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，集中體現(xiàn)于：智能化變電站的建設(shè)，變電環(huán)節(jié)的智能化是對(duì)傳統(tǒng)變電站的一次巨大突破，是電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、自愈化的具體體現(xiàn)。

智能化變電站中電力工程技術(shù)的應(yīng)用包含了眾多環(huán)節(jié)。它通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)模型、通訊協(xié)議、物理網(wǎng)絡(luò)、信息采集等環(huán)節(jié)的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了革新性的變化，變電站內(nèi)的設(shè)備具備了自我描述和診斷的能力，并具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳、共享、控制的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電壓的控制、狀態(tài)檢測(cè)和全壽命管理。具體包括智能化開(kāi)關(guān)的應(yīng)用、光電式互感器的應(yīng)用、SVC和有源濾波技術(shù)的應(yīng)用、高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

2.4 智能電網(wǎng)的配電環(huán)節(jié)

作為直接接入用戶的環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)尤其是中低壓配電網(wǎng)的智能化是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)智能電網(wǎng)的建設(shè)需求，配電網(wǎng)將承擔(dān)各類中小型新能源，包括風(fēng)能、光伏、其它分布式能源的接入，要提升對(duì)用戶的供電可靠性，必須達(dá)到電網(wǎng)的自愈標(biāo)準(zhǔn)。

電力工程技術(shù)如配電自動(dòng)化、智能儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)汽車充電技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、高級(jí)量測(cè)技術(shù)等在配電環(huán)節(jié)獲得了廣泛應(yīng)用，各類配電網(wǎng)信息采集系統(tǒng)、充電樁、智能儲(chǔ)能設(shè)備獲得了廣泛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，通過(guò)各類智能電器、智能樓宇、智能交通的技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備研發(fā)，推動(dòng)智能城市和智能電網(wǎng)的建設(shè)。通過(guò)鈉硫電池、液流電池、超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)的研究，加快智能儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2.5 智能電網(wǎng)的用電環(huán)節(jié)

智能電網(wǎng)發(fā)展將帶動(dòng)智能小區(qū)的建設(shè)，在用電環(huán)節(jié)，用戶的要求是便宜、可靠、高質(zhì)的電能，電力企業(yè)則要求信息化建設(shè)、精細(xì)化管理和智能化運(yùn)營(yíng)。隨著我國(guó)電力市場(chǎng)改革的不斷深入，電力企業(yè)融入市場(chǎng)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，使得電能的供需雙方互動(dòng)日益頻繁，用電市場(chǎng)的重要性日益顯著。

在此情況下，電力工程技術(shù)的應(yīng)用主要集中于：開(kāi)發(fā)智能量測(cè)儀表，建立準(zhǔn)確高效的用戶用電信息采集系統(tǒng)和智能電表，實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)的電費(fèi)定價(jià)方式將實(shí)現(xiàn)從單一電價(jià)到可變電價(jià)的過(guò)渡，并可以根據(jù)電能的使用狀況進(jìn)行分時(shí)、分段的階梯電價(jià)。興建智能小區(qū)，融合智能化家電、智能家居、分布式儲(chǔ)能設(shè)備的應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到提升能源利用效率、實(shí)現(xiàn)智能化用電的目的。

2.6 智能電網(wǎng)的其它環(huán)節(jié)

在智能電網(wǎng)的調(diào)度和通信環(huán)節(jié)，電力工程技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用。在智能電網(wǎng)的調(diào)度環(huán)節(jié)，要求實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的高度信息化實(shí)時(shí)采集，輔以大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行控制技術(shù)，以完善的決策控制體系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交直流大電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)、預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的靈活控制，提升電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)高度數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，必須在系統(tǒng)各相關(guān)接點(diǎn)設(shè)置大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、建立數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，在IEC61850規(guī)約的統(tǒng)一框架下，輔之以其它專業(yè)配套網(wǎng)絡(luò)，建立開(kāi)放、完整、統(tǒng)一的信息通信平臺(tái)，支撐智能電網(wǎng)信息體系的運(yùn)行。

3 結(jié) 語(yǔ)

作為我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略布局的重要環(huán)節(jié)，電能關(guān)系到國(guó)家的能源產(chǎn)業(yè)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)步，建設(shè)符合國(guó)情、自主創(chuàng)新、具有特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，已經(jīng)成為我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，大力發(fā)展電力工程技術(shù)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。

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